生物可降解塑料
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2023年3月16日发(作者：猪心热量)1/7
塑料是高分子聚合物，不易降解，需数百年才能分解。因此，造成污染公害。
一．破坏市容环境。遗弃的塑料制品，随处可见，是造成环境脏、乱、差的一个重要原因，
也破坏景观，影响城市形象。记者曾随水运工人到苏州河上打捞漂浮垃圾，发现数量最多的
便是一次性饭盒，重量轻，体积大，打捞困难，群众意见很大。可以说，“白色污染”对
城市景观的破坏力将大大超过其它污染源。
二．危害人体键康。遗弃的塑料制品如粘有污染物，会成为蚊蝇和细菌生存、繁植的温床，
危害人体键康。
三．影响农作物生长。农田使用的塑料薄膜老化后，会破碎遗留在田间，不分解腐烂。破坏
土地结构，阻碍植物吸收水分及根系生长，影响农作物收成。据调查每地若含残膜3，9公
斤，就可使玉米减产11—23％，小麦减产9—16％，而且这种污染很难消除。
四．危及动物安全。散落在江河湖海及田野的废塑料碎片被动物及水生物误食，会导致生病、
死亡。北京动动物园的长颈有的误食塑料袋致病，“国宝”大熊猫因误食塑料袋致死的事也
有发生。
五、若被填埋，将直接占用土地，且1000年内难以降解，影响土质结构：若被焚烧，则会
产生有害气体，污染大气。
传统塑料危害：主要是不能降解,聚乙烯的降解很缓慢,大概几百年才能降解除非
燃烧,但是燃烧会产生二恶英等污染物
青岛市从今年五月一日起，全市“禁用”发泡塑料餐具和超薄型不可降
解塑料袋。
北京市今年上半年禁止使用发泡塑料制品。
武汉市政府为消除“白色污染”环保产业基地发展全面开“绿灯”。
上海、广州、深圳、大连、宁波等城市亦作出了相应的宣示。
中国有关方面宣布，今年底为“白色污染”在中国寿终正寝之日。
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“白色污染”是人们泛指在自然环境中百年、甚至几百年都不可降
解的泡沫塑料用品、塑料制品和塑料薄膜，使用后抛弃对环境造成的
严重污染。
二十世纪九十年代中期，中国政府首次向“白色污染”宣战，决定
用纸质用品取代发泡塑料餐具。习惯于“令行禁止”的中国人，在一
些大城市掀起了一场声势浩大的“禁白”战斗，不料好景不长，不到百
日就偃旗息鼓。
业内人士认为，对国民的经济能力和环境意识方面估计过高，对市
场预测不准及纸质产品性能不能满足国民的需要，是首战“白色污染”
失利的主要原因。
据调查，纸质餐具等生活用品在市场上的价位，一般为发泡塑料餐
具的三倍，甚至更高，很难为“一个便宜三个爱”的中国人接受。
一九九八年前后，中国人吸取首战“白色污染”失利的教训，以武
汉一些大专院校的科技人员为代表的中国学者，掀起了一股“降解塑
料热”。他们在常规的塑料原料中添加一定比例的植物淀粉和光敏剂，
借以增加产品的生物降解和光降解性能。这种被人们称之为“双降解
塑料”的产品，由于整理工艺较原来复杂许多，所以产品价格还是要比
泡沫塑料高出百分之五十左右，也不受人们欢迎。
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加之这种“双降解塑料”制品，本身也只能把大块“不降解”变成
小块“不降解”，而且还不便于人工收集。因之这种“双降解塑料”
在使用和推广上的局限性很难逾越。
与此同时，又有许多科研工整理着手利用农作物秸秆、糠皮、果壳
研制可降解的一次性生活用品。如海南利用椰子壳、广西利用甘蔗渣、
河南利用稻糠、湖北利用稻草，生产出了质量、色泽不同的餐具。可是
这类产品一是售价居高不下，二是质量不好、色泽太差，消费者也不
接受。
在“降解塑料”餐具不能成气候的情况下，人们还是想起再回头利
用不发泡的塑料。从理论上来讲，只要加强废物回收利用，完全可以
使用塑料制品。一九九八年前后，以上海为代表的一些大城市，又刮起
了一股“回收塑料餐盒热”，由于中国人世世代代习惯于用后抛弃，
使“用后回收”在目前很难成气候。
在两次失利之后，寻求一种价廉、物美、性能优良的代用品就成了
战胜“白色污染”的重要因素。利用植物淀粉和植物纤维生产的技术，
全降解餐具等一次性用品和植物全降解透明薄膜也就应运而生。
科技力量略逊于北京、上海的武汉地区，在这场革命中始终走在前
面。武汉消除“白色污染”环保产业基地攻克了淀粉餐具成型、抗压、
防霉、防漏、灭菌、降解等道道难关，并且产品价格接近泡沫塑料制品。
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地处武汉东湖高新技术开发区的“绿世界”关南生产区，几万平方米
的现代化厂房，可称得上中国之最。
武汉基地富康公司不仅具备了大批量生产淀粉餐具的能力，而且还
能生产这类产品的“生产母机”。这为中国利用自己的优势，战胜“白
色污染”提供了保障。
武汉基地金丰公司与武汉大学合作开发的全降解透明薄膜，已进入
中试和产品开发阶段，笔者在一家几千人的大型工厂里，看到了大面
积全降解薄膜成型生产线，这是中国生产全降解薄膜用来取代塑料薄
膜，决战“白色污染”的巩固后方。
据悉，武汉消除“白色污染”环保产业基地今年内可生产二十亿只
餐饮具，几十亿双淀粉“方便筷”，基地的年产值可达十亿元人民币。
整理刘木延
转基因植物生产生物可降解塑料PHB的研究——napinB启动子的分离
和功能鉴定及转基因油菜获得
李丽
【摘要】：聚-β-羟基链烷酸（PHA）是许多微生物作为碳源、能源的一类贮藏性聚酯，
具有广泛应用价值。该聚酯具有与合成塑料相似的性质并可被微生物完全降解，研究PHA
在植物中合成并提高其含量可为解决环境污染提供新途径。聚-β-羟基丁酸酯（PHB）为分
布广泛、研究最早、研究较为清楚的PHAs。前期工作已通过聚合酶链式反应扩增并克隆了
罗氏真养菌（Ralstoniaeutrophus）中PHB合成三个关键酶基因——phbA（编码3-酮硫裂
解酶）、phbB（编码乙酰乙酰CoA还原酶）、phbC（编码PHB合酶），并分离种子特异
性启动子（7Spromoter）和质体导肽序列（ctp），利用已克隆的三个基因，分别构建含
种子特异性启动子的嵌合phbC、phbB的二价表达载体pSCB及嵌合phbC、phbA、phbB
的三价表达载体pSCAB，并由导肽将基因产物定位质体。经根癌农杆菌介导转化油菜（Br
assicanapusL.）H165，分子检测表明，已获分别整合三个基因且在转录水平表达的转基
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因植株。上述表达框架中三个酶基因均采用相同启动子和导肽序列，较多同源序列会增
加基因沉默的可能性，我们拟从油菜品系H165中分离新的启动子（napinBpromoter），
优化现有表达框架。NAPIN是由基因家族编码的油菜（Brassicanapus）种子贮存蛋白，n
apinB基因已经分离和鉴定。Radke（1988）等人已证明翻译起始密码子前300bp序列就
足以启动下游嵌合基因在转基因油菜中相应发育阶段正确表达。根据引物设计原则和已知
DNA序列，设计并合成特异性引物，通过PCR技术从油菜（H165）基因组DNA中扩增到
一条约300bp的带。测序结果与napinB启动子比较显示，同源性达97%以上。除TACAC
AT框内一个碱基由A变为T、B-box中两个碱基突变之外，其余调控序列完全吻合；非保
守区有5个碱基不同源，三处因引入了酶切位点，另两个非同源碱基推测可能该启动子在
不同油菜品系间差异所致。以上结果分析表明，nap300可启动外源基因的种子特异性表达。
我们将扩增到的片段分别与gus和phbA基因相连，构建鉴定其功能的表达框架。经冻融
法转化农杆菌摘要LBA4404，并通过叶盘法分别对烟草（Nlcotjmatabac伽cv．Wiscon
sin38）进行转化，PCR和PCR－Southern结果表明我们已获转基因植株，取其种子做GU
S和卜酮硫裂解酶活性分析，因烟草生长周期较长，目前鉴定工作还在进行中。我们将用
其替换原二价和三价表达框架中相同的7S启动子，以期获得高PHB表达量的转基因植株；
同时，利用己有的三种种子特异性表达载体继续油菜三系转化工作，已获分别整合相应基
因的转基因油菜植株，为田间杂交工作提供更多的试材，为早日实现PHB商品化生产提供
理论依据。正在敞开的绿色市场
核心提示：前不久，一次性发泡塑料餐具解禁的消息令公众再次聚焦“白色污染”。
事实上，我们可以有更多“绿色”选择。PHA便是其一。由于来源自然、可降解等诸多优
势，国内PHA产业正面对着巨大的潜在市场，但其自身也面临着市场不规范、低端竞争等
问题。
就像植物用淀粉贮藏糖分一样，自然界中许多微生物都使用一种叫做PHA（聚羟基烷
酸酯）的聚酯来贮藏能量。
PHA是微生物在营养不平衡条件下在细胞体内合成的脂肪族聚酯，也是一种新型的可
完全生物降解的热塑性塑料。
对于这种整个生命循环都是从自然到自然的高分子材料，由于从细菌体内提取的工艺
复杂且成本较高，大规模产业化并非易事。但不可否认的是，随着“白色污染”的日益加
重，这一传统塑料的最佳替代品正面临着巨大的潜在市场。
性能接近通用塑料
在人们的固有印象中，生物降解塑料只是一个概念化的物品，综合性能远不及传统的
石油基塑料。然而随着生物技术的发展，这种观念正在逐渐被刷新。
早在2010年达沃斯世界经济论坛技术先锋奖中，美国Metabolix公司开发的PHA生物基
可降解塑料就与掀起全球热潮的Twitter（国外社交网络）一起入围代表全球最具创新力
的技术，这也让PHA生物基材料成为全球经济界的期盼。
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PHA是一种天然酯类物质。在自然界中，许多微生物都有一种特性，即在生长条件不
平衡时，比如缺乏氮、磷、氧等营养元素，体内为了应付食物紧张就会储存一些原料，这
些聚合物就是天然酯类，它可以被许多细菌激活，导致快速降解。
PHA生物基可降解塑料则完全以可再生资源淀粉为原料，利用上述特种微生物，通过
一系列酶工程、发酵工程，合成可完全分解至二氧化碳和水的高分子材料，并可与石油化
工树脂性能相媲美。
由于PHA生物基可降解塑料不仅具有化学合成塑料的一些物理性质，如高温注塑、拉
丝、压膜等，还兼具很好的生物分解性，因此被科学家们视为“白色污染”的有效替代品。
清华大学生命科学学院教授陈国强表示，与大家熟知的聚乳酸等生物基材料相比，PHA
的显著优点在于，能通过结构调节使最终产品应用于不同领域，而支撑这种优点的就是其
单体的多样性。
据介绍，早在2000年，人们就已发现了超过150种的PHA单体。单体结构变化以及共
聚物中不同单体比例的不同，也给PHA结构变化带来了无限可能。
通过调整单体配比，PHA产品性能可以横跨纤维、塑料、橡胶、热熔胶等不同范畴，
加上PHA兼具良好的生物相容性，其应用领域已不局限在单一的塑料制品，还可以在农药
缓释剂、高性能生化滤膜、医药缓释长效药物载体以及骨钉、手术缝合线、人体整形填充
材料等方面大显身手。
原料生产水平领先
中国塑协降解塑料专业委员会翁云宣曾对记者表示，PHA已经成为生物材料领域最为
活跃的研究热点，我国在PHA研究方面介入较早，目前处于世界先进水平。
据翁云宣介绍，宁波天安生物材料XXX（以下简称“宁波天安”）就是目前全世界生
产PHA规模最大的企业，目前已达到2000吨／年的生产能力。
成立于1999年的宁波天安，在成为全球重要PHA原料生产基地的同时，也正积极探索
着具体产品应用的路径。早在2003年，该公司就实现了第二代生物塑料PHBV（聚羟基丁
酸—戊酸酯）的工业化生产，至今仍为全球范围内唯一能实现量产的企业。
宁波天安技术总监陈学军对《中国科学报》记者坦言，公司自成立至今，就一直没有
停止过对科研的投入，不断进行技术研发和市场开拓，巨大的投资力度在民营企业中实为
少数。
成立之初，宁波天安就在杭州东郊一个不足200平方米的简陋厂房里开始PHBV的生产
试验；2000年，项目获得了国家创新基金的资助；2002年被列入国家“863”计划，2006
年再次位列国家“863”计划重点项目。
PHBV是一种PHA的共聚物，分子量达30万以上，可使用普通的塑料加工机械进行加
工。由于采用化学溶剂提取细菌体内物质成本高昂，且有化学物残留的问题，宁波天安创
新性地采用了“水相提取法”，仅用常温水就可以提取。
据了解，水相提取法的具体过程就是通过加入一些环保“助剂”使细胞裂解破碎，蛋
白质水解使得菌体中的PHA微粒直接释放在水中，再经过沉淀、过滤后就可以得到产品。
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由于这种材料在堆肥、土壤、海水等环境中都能完全分解，另外还具有很好的生物相
容性以及对水、气的高阻隔，这使得PHBV成为上好的人体组织工程材料，能够用作医用
缝线、骨钉等，此外还可用作农用地膜、购物袋、餐具以及食品包装材料等。
陈学军称，目前，宁波天安的水相提取法已经取得了中国、美国、日本、澳大利亚等
国的专利授权，生产技术领先于国际水平。
如今，宁波天安不仅生产原材料，还介入应用领域，对PHBV制品的生产工艺进行开发，
涉足较多的便是注塑产品，如高尔夫球托、一次性餐具等，其他还有薄膜、板材、吸塑包
装等。
应争夺高端市场
在翁云宣看来，生物分解塑料产业直面我国“三农”、能源和环境三大主题，是世界
发展之大势和新兴的产业，在宏观和战略上都是可行的。但就我国而言，生物降解塑料产
业还是处于鱼龙混杂的状态，本土生物分解塑料产业化道路任重道远。
陈学军坦言，由于部分地方管理部门和企业缺乏相关知识，造成大量假冒产品充斥国
内市场，一些不能完全降解的产品也标识为“100%”降解。在他看来，严格执行国家标准、
提供相应的政策支持才是生物降解塑料市场良性发展最为关键的因素。
此外，我国生物基材料原材料生产技术虽然已经处于国际领先地位，但开发的终端产
品仍大多主要在低端市场竞争。
对此，陈学军认为，生物降解塑料应该去占领塑料行业的顶端市场，而不是底层低端
市场。从全行业的产量来看，应该将其应用集中或主要放在高附加值的终端产品上，比如
高端仪器设备、高档服装等的外包装袋，而不应该是量大利薄的垃圾袋。
不过，在翁云宣看来，国内生物基材料产业虽然存在一定问题，但整个产业仍然显现
出快速发展态势。随着欧美发达国家有关环保政策出台，生物基材料产品的出口量也将成
倍增加。
据保守估计，到2020年，生物降解包装在整个塑料包装中的市场份额比例将会提升至
20%左右。由此看来，一个巨大的潜在市场正在向生物降解塑料敞开大门。
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